KR200380479Y1

KR200380479Y1 - 방음터널

Info

Publication number: KR200380479Y1
Application number: KR20-2004-0036870U
Authority: KR
Inventors: 이승주
Original assignee: 이승주
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2005-03-30

Abstract

본 고안은 방음터널에 관한 것으로서, 발생 소음을 방음하기 위하여 천정이 밀폐된 완전터널형이나 또는 상부가 일부 개방된 반터널형으로 가설되는 터널 구조체와, 상기 터널 구조체의 방음벽 내측에 부착되거나 또는 터널 구조체의 방음벽면을 이루도록 조립되는 복수개의 방음패널로 구성되는 방음터널에 있어서, 상기 방음패널은 일정 크기의 후면판과, 상기 후면판의 가장자리를 따라 입상 가설되는 측면판과, 상기 측면판에 의해 상기 후면판으로부터 이격 가설되어 내부 공명공간을 형성함과 아울러 상기 공명공간의 일부분을 개방시켜 소음이 입사되도록 부분 천공시킨 전면판과, 상기 전면판과 후면판에 수직 가설되어 상기 공명공간을 분할 구획하는 격판과, 상기 격판에 의해 구획된 각각의 공명공간을 상기 전면판에 형성된 천공에 의해 개방된 개방공간과 밀폐공간으로 분할 구획하고 아울러 상기 개방공간과 상기 밀폐공간이 개방되도록 천공이 형성된 다공격판으로 이루어지도록 구성하여, 방음터널 내부에서 발생된 소음이 방음패널의 다공판을 통해 입사되어 다공판과 공명공간 사이에서 발생된 강한 공명작용에 의해 소산되도록 함으로써 소음을 보다 효과적으로 방음시킬 수 있도록 한다. 이 공명작용은 음파가 다공판의 천공을 통과하는 과정에서 강한 비선형 현상을 수반케하여 음에너지를 열에너지로 소산시킴으로써 흠읍재 없이도 소음을 저감시켜 방음효과를 향상시킬 수 있는 방음터널을 제공한다.

Description

방음터널{SOUNDPROOF TUNNEL}

본 고안은 방음터널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발생소음을 방음하기 위한 방음 터널을 형성하고, 그 내부에 다공판과 일정 체적의 공명공간을 갖는 방음패널을 부착하여 터널 내부에서 발생된 소음이 다공판을 통해 입사되어 다공판과 공명공간 사이에서 발생된 강한 공명작용에 의해 소산되도록 함으로써 보다 효과적으로 소음을 방음시킬 수 있도록 하는 방음터널에 관한 것이다.

일반적으로, 고속철도나 고속화 도로를 운행하는 차량 등이 주변 주택 밀집지역 등을 통과하는 경우 진동과 소음으로 인하여 많은 문제가 야기될 것으로 예상되며 이를 사전에 예방하기 위해서는 방음시설에 대한 대책이 필수적이다.

특히, 도시철도나 도심 고속화도로의 경우에는, 주택밀집지역을 통과하는 경우가 많음에도 불구하고 도로에서 주거지역까지의 거리가 멀지 않아 소음공해로 인한 민원이 점점 증가하고 있는 실정이다.

이러한 민원에 대비하기 위해서나 혹은 환경기준에 맞추기 위해 도심의 고층 빌딩지역이나 고층 아파트 단지를 통과하는 고가도로 등에 방음시설로서 방음벽 또는 방음터널 등을 적용하고 있다.

그러나, 고층아파트 주변에 설치된 방음벽의 경우 효과적인 방음을 하기 위해서는 그 높이가 매우 증가되어야 하므로 이에 따른 풍하중의 영향으로 높이를 제한할 수밖에 없는 실정이다.

따라서, 방음벽이 갖는 구조적인 문제점을 보완 하기위한 보다 효과적인 소음대책으로서 방음터널이 널리 사용되고 있다.

상기 방음터널은 그 형태에 따라 상부가 완전히 밀폐되는 완전터널형 또는 상부가 개방되는 반터널형으로 구분되며, 완전터널형이나 또는 반터널형 모두 터널 내부에서 발생된 소음을 저감시켜 방음효율을 높이기 위한 방음패널을 조합하여 구성된다.

이하, 도 1에서 도시한 바와 같이, 종래 방음터널은 소음을 방음시키기 위해 터널형상을 갖는 터널 구조체(10)와, 상기 터널 구조체(10)의 내측 벽면에 가설되어 발생 소음을 저감시키기 위한 방음패널(20)로 구성된다.

상기 방음패널(20)은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 전면에 다수개의 천공(22)이 형성된 다공판(21)과, 상기 다공판(21)의 천공(22)을 통해 입사된 소음을 소산시키기 위한 흡음재(23)가 수용되도록 구성된다.

상기 흡음재(23)는 음에너지의 소산을 촉진시키기 위해 내부 구조가 다공형태이거나 복잡한 음전파 경로를 갖는 유리섬유와 폴리우레탄 폼이 주로 사용되어진다.

그러나, 상기 흡음재(23)가 유리섬유인 경우 비산문제 때문에 환경공해차원에서 법적으로 사용을 규제하고 있으며, 내구성과 내습성이 약한 단점도 있다. 또한, 폴리우레탄 폼의 경우 화재에 취약하기 때문에 안전성 측면에서 밀폐된 공간에서의 사용을 금하고 있다.

또한, 유리섬유와 폴리우레탄 폼은 중, 고주파수 대역의 소음은 탁월한 흡음성능을 갖지만, 전동차나 자동차와 같은 구동기기에서 발생하는 저주파수 대역의 소음을 방음시키는 데에는 적용의 한계성을 갖는다.

이와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 본 고안의 방음터널은 터널을 형성하는 터널 구조체의 내부 측면에 부착되는 방음패널을 다공판과 일정 체적의 공명공간을 갖도록 형성하여 다공판을 통해 공명공간 내부로 입사된 음파의 공명작용에 의해 소산되도록 함으로서 흡음재를 사용하지 않고도 방음터널 내부의 발생 소음을 효과적으로 방음시키도록 하는 목적을 갖는다.

또한, 방음패널 내부에 공명공간을 구획하는 각각의 다공판들의 직경과 면적대비 개방 비율을 서로 다르게 천공하여 저감시키고자 하는 소음의 주파수 대역의 폭을 조절할 있도록 하는 목적을 갖는다.

아울러, 방음패널 내부에 각각의 공명공간을 구획하는 다공판의 간격을 서로 다르게 형성하여 공명의 크기를 조절하도록 함으로서 저감시키고자 하는 소음의 주파수 대역의 폭을 조절할 수 있도록 하는 목적을 갖는다.

그리고, 발생 소음의 정도와 크기에 따라 방음패널 내부에 구획되는 공명공간을 복수층과 복수단으로 형성하여 소음 방음 효과를 향상시킬 수 있도록 하는 목적을 갖는다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 발생 소음을 방음하기 위하여 천정이 밀폐된 완전터널형이나 또는 상부가 일부 개방된 반터널형으로 가설되는 터널 구조체와, 상기 터널 구조체의 방음벽 내측에 부착되거나 또는 터널 구조체의 방음벽면을 이루도록 조립되는 복수개의 방음패널로 구성되는 방음터널에 있어서, 상기 방음패널은 일정 크기의 후면판과, 상기 후면판의 가장자리를 따라 일정 높이로 입상 가설되는 측면판과, 상기 측면판에 의해 상기 후면판으로부터 이격 가설되어 내부 공명공간을 형성함과 아울러 상기 공명공간의 일부분을 개방시켜 소음이 입사되도록 부분 천공시킨 전면판과, 상기 전면판과 후면판에 수직 가설되어 상기 공명공간을 분할 구획하는 격판과, 상기 격판에 의해 구획된 각각의 공명공간을 상기 전면판에 형성된 천공에 의해 개방된 개방공간과 밀폐공간으로 분할 구획하고 아울러 상기 개방공간과 상기 밀폐공간이 개방되도록 천공이 형성된 적어도 하나 이상의 다공격판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방음패널은 상기 개방공간을 복수층으로 수평 분할시킴과 아울러 각층이 서로 개방되도록 천공된 적어도 하나 이상의 수평 중간판이 가설되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방음패널은 상기 개방공간을 복수층으로 수평 분할시킴과 아울러 분할된 각층이 서로 개방되도록 천공된 적어도 하나 이상의 수평 중간판과, 상기 밀폐공간을 복수단으로 수직 분할시킴과 아울러 분할된 각 단이 서로 개방되도록 천공된 적어도 하나 이상의 수직 중간판이 가설되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방음패널은 상기 개방공간과 상기 밀폐공간을 복수층으로 수평 분할함과 아울러 각 층으로 분할된 개방공간이 서로 개방되도록 부분 천공된 적어도 하나 이상의 수평 중간판이 가설되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방음패널은 상기 개방공간과 상기 중간 다공격판에 의해 구획된 상기 밀폐공간을 다수 층으로 수평 분할함과 아울러 분할된 각 층의 개방공간이 서로 개방되도록 부분 천공된 적어도 하나 이상의 수평 중간판이 가설되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격판에 의해 구획되는 각각의 공명공간이 서로 같거나 서로 다른 체적을 갖도록 가설되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다공격판은 상기 개방공간의 체적을 다공격판에 의해 개방되는 밀폐공간보다 더 크게 구획하도록 가설되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평 중간판에 의해 구획되는 각 층의 개방공간 및 밀폐공간이 같거나 서로 다른 높이를 갖도록 이격 가설되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직 중간판은 각 단의 밀폐공간이 같거나 서로 다른 폭을 갖도록 이격 가설되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전면판과 수평 중간판은 두께 0.1∼2mm 범위일 때, 직경 0.1∼5mm, 면적대비 개방비율이 1∼30%범위에서 선택적으로 서로 다르게 천공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다공격판과 수직 중간판은 각각 두께 0.1∼2mm 범위일 때, 직경 0.1∼5mm, 면적대비 개방비율이 0.1∼10%범위에서 선택적으로 서로 다르게 천공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전면판, 다공격판, 수직 중간판 그리고 수평 중간판은 각각 두께 0.1∼2mm, 개방비율이 0.1∼30%범위에서 복수개의 각을 형성하는 다각형을 서로 다른 모양이나 크기로 천공하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 방음터널에 대한 일실시예 및 그 변형예들의 구성 및 작용 효과를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다

도 3은 본 고안의 방음터널의 방음패널에 대한 이론적 배경을 도시한 도면이고, 도 4는 본 고안의 방음터널을 도시한 사시도이며, 도 5는 본 고안의 방음터널의 방음패널의 일실시예를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 평단면도이다.

또한, 도 7 내지 17은 본 고안 방음터널의 방음패널에 대한 변형예를 도시한 도면이며, 도 7은 양측 개방공간을 갖는 방음패널의 평단면도이고, 도 8 또는 도 9는 복수단의 밀폐공간을 갖는 방음패널의 평단면도이며, 도 10 또는 도 11은 복수층의 개방공간을 갖는 방음패널의 평단면도이고, 도 12 또는 도 13은 복수층의 개방공간과 복수단의 밀폐공간을 갖는 방음패널의 평단면도이며, 도 14 또는 도 15는 복수층의 개방공간과 밀폐공간을 갖는 방음패널의 평단면도이며, 도 16 또는 도 17은 복수층의 개방공간과 밀폐공간을 갖고 아울러 밀폐공간이 복수단을 이루는 방음패널의 평단면도이다.

그리고, 도 18은 본 고안의 방음터널에 사용되는 방음패널에 형성되는 천공의 변형예들을 도시한 도면이며, 도 19는 본 고안의 방음터널과 종래기술의 유리섬유를 흡음재로 사용한 방음터널의 소음레벨을 비교한 그래프이다.

도 3의 (a)와 (b)에서 도시한 바와 같이, 본 고안 방음터널에 사용되는 방음패널에 대한 이론적 배경은 관통유동과 접선유동을 통해 입사되는 음파와 평균유속(U)이 강판(Rigid plate)에 형성된 천공(d)을 동시에 통과하면 천공 주변의 전리층(Shear layer)에서 와류(Shed vortex)가 발생하고, 이로 인하여 음에너지가 열에너지로 소산되어 소음을 저감시킴과 아울러 천공을 통해 입사된 소음은 다시 일정체적의 공명공간의 고유주파수 대역에서 강한 공명 작용을 일으켜 상쇄시킴으로서 흡음재 없이도 소음을 효과적으로 저감 할 수 있도록 한다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 방음터널(100)은 발생 소음을 방음시키도록 터널을 형성하는 터널 구조체(110)와, 상기 터널 구조체(110)의 방음벽면 내측에 부착되거나 또는 터널 구조체(110)의 방음벽을 이루도록 조립되는 방음패널(120)로 구성된다.

상기 터널 구조체(110)는 천정이 밀폐된 완전터널형이거나 또는 도면에 도시하지 않았으나 상부가 일부 개방된 반터널형으로 이루어지며, 지하에 관통하여 가설되는 지하 터널 구조체를 포함한다.

도 4 내지 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 방음패널(120)은 터널 구조체(110)의 내측 벽면에 부착되는 후면판(121)과, 상기 후면판(121)의 가장자리를 따라 일정 높이로 입상되는 측면판(122)과, 상기 측면판(122)에 의해 상기 후면판(121)으로부터 이격 가설되어 내부 공명공간(140)을 형성함과 아울러 상기 공명공간(140)의 일부분을 개방시켜 소음이 입사되도록 부분 천공(133)시킨 전면판(123)과, 상기 전면판(123)과 후면판(121) 사이에 수직 가설되어 상기 공명공간(140)을 분할 구획하는 격판(124)과, 상기 격판(124)과 나란하게 배치되어 상기 격판(124)에 의해 구획된 공명공간(140)을 전면판(123)에 형성된 천공(133)에 의해 개방된 개방공간(141)과 밀폐공간(142)으로 분할 구획함과 아울러 상기 개방공간(141)과 밀폐공간(142)이 서로 개방되도록 천공시킨 다공격판(125)으로 이루어진다.

상기 전면판(123)은 두께가 0.1∼2mm 범위일 때, 직경 0.1∼5mm, 면적대비 개방비율 1∼30%범위에서 선택적으로 서로 다르게 부분 천공되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 다공격판(125)은 두께가 0.1∼2mm 범위일 때, 직경 0.1∼5mm와 면적 대비 개방비율 0.1∼10%범위에서 선택적으로 서로 다르게 천공되도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 전면판, 다공격판은 각각 두께 0.1∼2mm, 개방비율 0.1∼30%범위에서 복수개의 각을 형성하는 다각형을 서로 다른 크기로 천공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다공격판(125)은 상기 전면판(123)에 의해 개방된 개방공간(141)의 체적을 밀폐공간(142)의 체적보다 크게 형성하도록 배치된다.

상기 전면판(123)과 다공격판(125)의 두께에 따른 천공(133, 135)의 직경 및 면적대비 개방 비율의 범위는 방음터널(100) 내부를 이동하는 차량들로부터 발생되어 전파되는 다양한 주파수 대역의 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 반복실험을 통하여 얻은 데이터를 기초로 산출한 것이다.

즉, 최적의 방음효과를 나타내도록 수차례의 반복시험 결과, 상기와 같이 수치를 한정하므로서 터널 내부의 소음을 방음하는 최적의 효과를 나타내었다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안의 일실시예에 따른 방음터널(100)의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

터널 내부를 따라 이동하는 차량으로부터 발생된 소음이 터널 내부로 전파되고, 전파된 소음은 상기 터널 구조체(100)의 내측 벽면을 이루는 방음패널(120)의 전면판(123)에 형성된 천공(133)을 통하여 방음패널(120) 내부의 개방공간(141)으로 입사되고, 상기 개방공간(141) 내부로 입사된 소음은 다공격판(125)에 형성된 천공(135)을 통해 개방공간(141)과 밀폐공간(142)을 서로 왕래하며, 공명공간(140)의 체적 또는 전면판(123)과 다공격판(125)에 형성된 천공(133, 135)의 직경 및 면적대비 개방비율에 따라 결정되는 특정 주파수 대역의 공명작용을 갖게 된다.

이러한 공명작용은 소음이 전면판(123)에 부분적으로 형성된 천공(133)과 다공격판(125)에 형성된 천공(135)을 통해 개방공간(141)이나, 상기 개방공간(141)과 밀폐공간(142)을 왕래하며 재입사되는 과정에서 강한 비선형 현상을 수반케하여 음에너지를 열에너지로 소산시킴으로써 흡음재를 사용하지 않고도 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있다.

그리고, 상기 전면판(123)에 형성된 천공(133)과, 다공격판(125)에 형성된 천공(135)을 서로 다른 직경 및 면적 대비 개방비율을 갖도록 하거나 또는, 격판(124)과 다공격판(125)에 의해 구획되는 각각의 개방공간(141)과 밀폐공간(142)이 서로 다른 체적을 갖도록 함으로써 서로 다른 주파수 대역에서 공명작용을 발생시켜 중, 고주파수 대역 뿐만아니라 저주파수 대역의 소음을 효과적으로 소산시킬 수 있도록 한다.

또한, 상기 다공격판(125)에 의해 구획되는 개방공간(141)의 체적을 상기 다공격판(125)을 사이에 두고 마주하는 밀폐공간(142)의 체적보다 크게 형성함으로써 터널 내부를 따라 이동하는 차량으로 부터 발생된 소음이 방음패널(120)의 전면판(123)에 형성된 천공(133)을 통해 개방공간(141) 내부로 보다 잘 입사되도록 함으로써 소음의 소산효율을 높일 수 있다.

이하, 도 7 내지 도 17에서 도시한 바와 같이, 본 고안의 방음터널(100)에 사용되는 방음패널(120)의 변형예들을 첨부한 도면을 참조하여 그 구성 및 작용효과를 설명하며, 상술된 일실시예와 동일 및 유사한 부분에 대한 반복적인 설명은 피하기로 한다.

도 7에서 도시한 바와 같이, 방음패널(220)은 격판(224)에 의해 구획된 각각의 공명공간(240)을 다시 두개의 다공격판(225)에 의해 개방공간(241)과 양측에 마주하는 두개 밀폐공간(242)을 갖도록 구성한다.

또한, 상기 전면판(223)과 다공격판(225)에 형성되는 각각의 천공(233, 235)의 직경과 면적대비 개방비율은 일실시예와 동일한 조건 범위에서 선택적으로 형성되며, 상기 격판(224)과 다공격판(225)에 의해 구획되는 각각의 개방공간(241)과 밀폐공간(242)의 체적을 서로 다르게 형성하는 것을 물론이다.

이와 같은 구성에 의하여, 상기 전면판(223)의 천공(233)을 통해 개방공간(241)으로 입사된 소음은 다시 양측 다공격판(225)의 천공(235)을 통해 각각의 밀폐공간(242)으로 입사되며, 이러한 과정에서 발생된 공명작용에 의하여 음에너지를 소산시켜 소음을 저감시키도록 한다.

따라서, 상기 방음패널(220)의 전면판(223)에 형성된 천공(233)과 각각의 다공격판(225)에 형성된 천공(235)의 직경 및 면적 대비 개방비율을 서로 다르게 형성하거나 또는 격판(224)과 각각의 다공격판(225)에 의해 구획되는 개방공간(241)과 밀폐공간(242)의 체적을 보다 다양하게 형성함으로써 보다 다양한 주파수 대역의 공명작용을 발생시켜 중, 고주파수 대역뿐만 아니라 저주파수 대역의 소음도 보다 효과적으로 소산시킬 수 있도록 한다.

도 8 또는 도 9에서 도시한 바와 같이, 방음패널(120, 220)은 격판(124, 224)과 다공격판(125, 225)에 의해 구획된 각각의 밀폐공간(141, 241)을 복수단으로 수직 분할하여 구획하는 적어도 하나 이상의 수직 중간판(126, 226)이 가설되도록 구성된다.

상기 수직 중간판(126, 226)은 일실시예의 다공격판(126)과 동일 범위 내에서 선택적으로 서로 다르게 천공되며, 상기 수직 중간판(126, 226)에 의해 구획되는 각 단의 밀폐공간(142, 242)은 같거나 서로 다른 폭을 갖도록 형성된다.

이와 같은 구성에 의하여, 전면판(123, 223)의 천공(133, 233)을 통하여 입사된 소음은 다공격판(125, 225)의 천공을 통해 제 1단의 밀폐공간(142, 242)으로 입사되고, 제 1단의 밀폐공간(142, 242)으로 입사된 소음은 각각의 수직 중간판(126, 226)에 형성된 천공(136, 236)을 통하여 제 2, 제 3단의 밀폐공간(142, 242)으로 입사되는 과정을 반복하면서 발생되는 보다 다양한 주파수 대역의 공명작용에 의해 음에너지를 소산시켜 소음을 저감시키도록 한다.

따라서, 상기 수직 중간판(126, 226)은 각각 형성되는 천공(136, 236)의 직경 및 면적 대비 개방비율을 서로 다르게 형성하거나, 상기 수직 중간판(126, 226)에 의해 구획되는 각각의 밀폐공간(142, 242)의 체적을 보다 다양하게 형성함으로써 보다 다양한 주파수 대역의 공명작용을 발생시켜 중, 고주파수 대역뿐만 아니라 저주파수 대역의 소음도 보다 효과적으로 소산시킬 수 있도록 한다.

도 10 또는 도 11에서 도시한 바와 같이, 방음패널(120, 220)은 격판(124, 224)과 다공격판(125, 225)에 의해 구획된 각각의 개방공간(141, 241)을 복수층으로 수평 분할하여 구획하는 적어도 하나 이상의 수평 중간판(127, 227)이 가설되도록 구성된다.

상기 수평 중간판(127, 227)은 일실시예의 전면판(123)과 동일 범위 내에서 선택적으로 서로 다르게 천공되며, 상기 수평 중간판(127, 227)에 의해 구획되는 각 층의 개방공간(141, 241)은 같거나 서로 다른 체적을 갖도록 한다.

이와 같은 구성에 의하여, 전면판(123, 223)의 천공(133, 233)을 통해 입사된 소음은 제 1층의 개방공간(141, 241)으로 입사된 후 수평 중간판(127, 227)을 통하여 제 2, 제 3층의 개방공간(141, 241)으로 입사되며 음에너지가 소산되고 아울러 각 층의 개방공간(141, 241)으로 입사된 소음은 다시 다공격판(125, 225)의 천공(135, 235)을 통해 밀폐공간(142, 242)으로 입사되면서 발생하는 공명작용에 의해 음에너지를 소산시켜 소음을 저감시키도록 한다.

따라서, 상기 수평 중간판(127, 227)의 천공(137, 237)의 직경 및 면적 대비 개방비율을 서로 다르도록 형성하거나, 상기 수평 중간판(127, 227)에 의해 구획되는 각각의 개방공간(141, 241)의 체적을 보다 다양하게 형성함으로써 다양한 주파수 대역의 공명작용을 발생시켜 중, 고주파수 대역뿐만 아니라 저주파수 대역의 소음도 보다 효과적으로 소산시킬 수 있도록 한다.

도 12 또는 도 13에서 도시한 바와 같이, 방음패널(120, 220)은 다공격판(125, 225)에 의해 구획된 각각의 밀폐공간(142, 242)을 복수단으로 수직 분할하여 구획하는 적어도 하나 이상의 수직 중간판(126, 226)과, 개방공간(141, 241)을 복수층으로 수평 분할하여 구획하는 적어도 하나 이상의 수평 중간판(127, 227)이 가설되도록 구성된다.

상기 수직 중간판(126, 226)과 수평 중간판(127, 227)은 각각 일실시예의 전면판(123)과 다공격판(125)과 동일 범위 내에서 서로 다르게 천공되며, 상기 수직 중간판(126, 226)과 수평 중간판(127, 227)에 의해 구획되는 밀폐공간(142, 242)과 개방공간(141, 241)은 각각 같거나 서로 다른 폭과 높이를 갖도록 형성되다.

또한, 상기 수직 중간판(126, 226)에 의해 밀폐공간(142, 242)이 구획된 단 수와 상기 수평 중간판(127, 227)에 의해 개방공간(141, 241)이 구획된 층 수를 같거나 서로 다르게 형성할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 구성에 의하여, 전면판(123, 223)의 천공(133, 233)을 통해 입사된 소음은 제 1층의 개방공간(241)으로 입사된 후 수평 중간판(127, 227)들의 천공(137, 237)을 통해 제 2, 제 3층의 개방공간(141, 241)으로 입사되면서 음에너지를 소산하고 아울러 각 층의 개방공간(141, 241)으로 입사된 소음은 다공격판(125, 225)의 천공을 통해 제 1단의 밀폐공간(142, 242)으로 입사된 후 각 수직 중간판(126, 226)의 천공(136, 236)을 통해 제 2단, 제 3단의 밀폐공간(142, 242)으로 입사되면서 발생하는 공명작용에 의해 음에너지를 소산시켜 소음을 저감시키도록 한다.

따라서, 상기 수평 중간판(127, 227)과 수직 중간판(126, 226)의 천공(137, 237, 136, 236)을 직경 및 면적 대비 개방비율을 서로 다르도록 형성하거나, 상기 수평 중간판(127, 227)과 수직 중간판(126, 226)에 의해 구획되는 각각의 개방공간(141, 241) 과 밀폐공간(142, 242)의 체적을 보다 다양하게 형성함으로써 보다 다양한 주파수 대역의 공명작용을 발생시켜 중, 고주파수 대역뿐만 아니라 저주파수 대역의 소음도 보다 효과적으로 소산시킬 수 있도록 한다.

도 14 또는 도 15에서 도시한 바와 같이, 방음패널(120, 220)은 격판(124, 224)과 다공격판(125, 225)에 의해 구획된 각각의 개방공간(141, 241)과 밀폐공간(142, 242)을 복수층으로 수평 분할하여 구획하는 적어도 하나 이상의 수평 중간판(127, 227)이 가설되도록 구성된다.

상기 수평 중간판(127, 227)은 각 층의 개방공간(141, 241)이 서로 개방되도록 부분 천공되며, 상기 천공(137, 237)은 일실시예의 전면판(123)과 동일 범위 내에서 서로 다르게 형성된다.

또한, 상기 수평 중간판(127, 227)에 의해 구획되는 각 층의 개방공간(141, 241)과 밀폐공간(142, 242)은 같거나 서로 다른 높이를 갖도록 형성됨은 물론이다.

또한, 상기 전면판(123, 223)과 최 상측에 위치하는 수평 중간판(127, 227)의 전면을 천공하여 각층의 공명공간(240) 내부로 소음이 보다 더 잘 입사 되도록 하는 것도 바람직하다.

이와 같은 구성에 의하여, 전면판(123, 223)의 천공(133, 233)을 통해 입사된 소음은 제 1층의 개방공간(141, 241)으로 입사된 후 각 수평 중간판(127, 227)들의 천공(137, 237)을 통해 제 2, 제 3층의 개방공간(141, 241)에 순차적으로 입사되면서 음에너지가 소산되고 아울러 각 층의 개방공간(141, 241)으로 입사된 소음은 다시 다공격판(125, 225)의 천공(135, 235)을 통해 각 층의 개방공간(141, 241)과 마주하는 각 층의 밀폐공간(142, 242)으로 입사되면서 발생하는 공명작용에 의해 음에너지를 소산시켜 소음을 저감시키도록 한다.

따라서, 상기 수평 중간판(127, 227)의 천공(137, 237)을 직경 및 면적 대비 개방비율이 서로 다르도록 형성하거나, 상기 수평 중간판(127, 227)에 의해 구획되는 각 층의 개방공간(141, 241)과 밀폐공간(142, 242)의 체적을 보다 다양하게 형성함으로써 보다 다양한 주파수 대역의 공명작용을 발생시켜 중, 고주파수 대역뿐만 아니라 저주파수 대역의 소음도 보다 효과적으로 소산시킬 수 있도록 한다.

도 16 또는 도 17에서 도시한 바와 같이, 방음패널(120, 220)은 격판(124, 224)과 다공격판(125, 225)에 의해 구획된 각각의 개방공간(141, 241)과 밀폐공간(142, 242)을 복수층으로 수평 분할하여 구획하는 적어도 하나 이상의 수평 중간판(127, 227)과, 상기 밀폐공간(142, 242)을 다시 수직 분할하여 구획하는 적어도 하나 이상의 수직 중간판(126, 226)이 가설되도록 구성된다.

상기 수평 중간판(127, 227)은 각 층의 개방공간(141, 241)들이 서로 개방되도록 부분 천공되며, 상기 수평 중간판(127, 227)에 의해 복수층으로 분할 구획된 밀폐공간(142, 242)을 다시 복수단으로 수직 분할하는 수직 중간판(126, 226)은 각 단의 밀폐공간(142, 242)이 서로 개방되도록 천공된다. 이때, 상기 수평 중간판(127, 227)과 수직 중간판(126, 226)의 천공(136, 236, 137, 237)은 각각 일실시예의 전면판(123) 및 다공격판(125)과 동일 범위 내에서 서로 다르게 천공된다.

또한, 상기 수평 중간판(127, 227)에 의해 구획되는 각각의 개방공간(141, 241)과 밀폐공간(142, 242)은 같거나 서로 다른 높이를 갖도록 형성되며 아울러 상기 수직 중간판(126, 226)에 의해 재분할되어 구획되는 밀폐공간(142, 242)은 같거나 서로 다른 폭을 갖도록 형성됨은 물론이다.

또한, 이미 상술한 바와 같이, 각 층의 개방공간(141, 241)과 밀폐공간(142, 242)의 내부로 소음이 보다 잘 입사되도록 상기 전면판(123, 233)과 최상측 수평 중간판(127, 227)의 전면을 모두 천공하는 것도 바람직하다.

이와 같은 구성에 의하여, 전면판(123, 223)의 천공(133, 233)을 통하여 입사된 소음은 제 1층의 개방공간(141, 241)으로 입사된 후 각 수평 중간판(127, 227)들의 천공을 통해 제 2, 제 3층의 개방공간(141, 241)에 순차적으로 입사되면서 음에너지를 소산시킴과 아울러 각 층의 개방공간(141, 241)으로 입사된 소음은 다시 다공격판(125, 225)의 천공을 통해 각 층의 개방공간(141, 241)과 마주하는 각층 제 1단의 밀폐공간(142, 242)으로 입사된 후 수직 중간판(126, 226)의 천공(136, 236)을 통해 각 층의 제 2, 제 3단의 밀폐공간(142, 242)으로 입사하는 과정 및 분할된 각각의 공명공간 내에서 발생하는 공명작용에 의해 음에너지를 소산시켜 소음을 저감시키도록 한다.

따라서, 상기 수평 중간판(127, 227)과 수직 중간판(126, 226)에 형성되는 천공(137, 237, 136, 236)은 각각 직경 및 면적 대비 개방비율이 서로 다르도록 형성하거나, 상기 수평 중간판(127, 227)에 의해 수평 분할하여 구획되는 각 층의 개방공간(141, 241)의 체적과, 상기 수평 중간판(127, 227)과 상기 수직 중간판(126, 226)에 의해 수직, 수평 분할하여 구획되는 상기 밀폐공간(142, 242)의 체적을 보다 다양하게 형성함으로써 보다 다양한 주파수 대역의 공명작용을 발생시켜 중, 고주파수 대역뿐만 아니라 저주파수 대역의 소음도 보다 효과적으로 소산시킬 수 있도록 한다.

도 18의 (a) 내지 (h)에서 도시한 바와 같이, 상기 전면판(123, 223), 다공격판(125, 225), 수직 중간판(126, 226), 수평 중간판(127, 227)에 형성되는 천공(133, 233, 135, 235, 136, 236, 137, 237)은 원형에 국한되지 아니하며 일정 폭을 갖고 길이 방향으로 연장되어 가늘게 형성되는 슬릿형상이나, 삼각, 사각, 별, 달, 종 모양 등 다양한 형태의 다각형이 일실시예와 동일 범위 내의 개방비율로 서로 다른 크기를 갖도록 변형 가능하다.

이상에서 기술한 바와 같이, 본 고안의 방음터널(110)에 사용되는 방음패널(120)은 도면에 도시한 것에 국한되지 않고 필요에 따라 더 많은 층과 더 많은 단을 갖도록 변형가능하며, 천공의 형상을 다양한 형상의 다각형으로 변형함으로써 미적 감각을 보다 아름답게 할 수 있을 뿐만 아니라 보다 다양한 주파수 대역의 소음을 저감시킬 수 있다.

도 18에서 도시한 바와 같이, 본 고안의 일실시예 따른 방음터널과 종래 유리섬유를 흡음재로 사용한 방음터널의 성능을 비교하기 위하여 서울산업대학교 소음진동연구센터(서울특별시 노원구 공릉2동 소재)에 의뢰하여 평가하였다.

평가결과, 본 고안의 방음터널은 종래 유리섬유를 흡음재로 사용한 방음터널에 비해 1.5kHz를 기준으로, 1.5kHz 이상의 고주파 대역에서는 동일 유사한 소음저감 효과를 갖지만, 1.5kHz 이하의 저주파 대역에서는 보다 탁월한 소음저감 효과가 나타남을 알 수 있었다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안의 방음터널은 내측면에 부착되는 방음패널을 다공격판과 일정 체적의 개방공간과 밀폐공간을 형성하는 공명공간을 갖도록 하여 내부로 입사된 음파의 공명작용에 의해 소산되도록 함으로서 흡음재를 사용하지 않고도 터널 내부를 따라 이동하는 차량으로부터 발생되는 소음을 저감시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 방음패널 내부에 공명공간을 구획하는 각각의 다공판들의 직경과 면적대비 개방 비율을 서로 다르게 형성하여 저감시키고자 하는 소음의 주파수 대역의 폭을 조절할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

아울러, 방음패널 내부에 각각의 공명공간을 구획하는 격판, 다공격판의 가설 위치를 서로 다르게 형성하여 개방공간과 밀폐공간의 체적을 같거나 서로 다르게 형성함으로써 서로 다른 주파수 대역의 공명작용이 발생하여 보다 다양한 주파수 대역의 소음을 저감시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

그리고, 소음의 정도와 크기에 따라 방음패널 내부에 구획되는 개방공간과 밀폐공간을 복수층과 복수단으로 형성하여 소음저감 효과를 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래의 방음터널을 도시한 사시도.

도 2는 종래의 방음터널에 사용되는 방음패널의 부분 절개 사시도.

도 3은 본 고안의 방음터널의 방음패널에 대한 이론적 배경을 도시한 도면.

도 4는 본 고안의 방음터널을 도시한 사시도.

도 5는 본 고안의 방음터널의 방음패널의 일실시예를 도시한 사시도.

도 6은 도 5의 평단면도.

도 7 내지 도 17은 본 고안 방음터널의 방음패널에 대한 변형예를 도시한 도면이며,

도 7은 양측 개방공간을 갖는 방음패널의 평단면도.

도 8 또는 도 9는 복수단의 밀폐공간을 갖는 방음패널의 평단면도.

도 10 또는 도 11은 복수층의 개방공간을 갖는 방음패널의 평단면도.

도 12 또는 도 13은 복수층의 개방공간과 복수단의 밀폐공간을 갖는 방음패널의 평단면도.

도 14 또는 도 15는 복수층의 개방공간과 밀폐공간을 갖는 방음패널의 평단면도.

도 16 또는 도 17은 복수층의 개방공간과 밀폐공간을 갖고 아울러 밀폐공간이 복수단을 이루는 방음패널의 평단면도.

도 18은 본 고안의 방음터널에 사용되는 방음패널에 형성되는 천공의 변형예들을 도시한 도면,

도 19는 본 고안의 방음터널과 종래기술의 유리섬유를 흡음재로 사용한 방음터널의 소음레벨을 비교한 그래프.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100: 방음터널 110: 터널 구조체

120, 220: 방음패널 121, 221: 후면판

122, 222: 측면판 123, 223: 전면판

124, 224: 격판 125, 225: 다공격판

126, 226: 수직 중간판 127, 227: 수평 중간판

133, 233: 천공(전면판) 135, 235: 천공(다공격판)

136, 236: 천공(수직 중간판) 137, 237: 천공(수평 중간판)

140, 240: 공명공간 141, 241: 개방공간

142, 242: 밀폐공간

Claims

발생 소음을 방음하기 위하여 천정이 밀폐된 완전터널형이나 또는 상부가 일부 개방된 반터널형으로 가설되는 터널 구조체와, 상기 터널 구조체의 방음벽 내측에 부착되거나 또는 터널 구조체의 방음벽면을 이루도록 조립되는 복수개의 방음패널로 구성되는 방음터널에 있어서,

상기 방음패널은 일정 크기의 후면판과, 상기 후면판의 가장자리를 따라 일정 높이로 입상 가설되는 측면판과, 상기 측면판에 의해 상기 후면판으로부터 이격 가설되어 내부 공명공간을 형성함과 아울러 상기 공명공간의 일부분을 개방시켜 소음이 입사되도록 부분 천공시킨 전면판과, 상기 전면판과 후면판에 수직 가설되어 상기 공명공간을 분할 구획하는 격판과, 상기 격판에 의해 구획된 각각의 공명공간을 상기 전면판에 형성된 천공에 의해 개방된 개방공간과 밀폐공간으로 분할 구획하고 아울러 상기 개방공간과 상기 밀폐공간이 개방되도록 천공이 형성된 적어도 하나 이상의 다공격판으로 이루어진 복수개의 방음패널로 구성되는 것을 특징으로 하는 방음터널.
제 1항에 있어서,

상기 방음패널은 상기 밀폐공간을 복수단으로 수직 분할시킴과 아울러 분할된 각 단이 서로 개방되도록 천공된 적어도 하나 이상의 수직 중간판이 가설되는 것을 특징으로 하는 방음터널.
제 1항에 있어서,

상기 방음패널은 상기 개방공간을 복수층으로 수평 분할시킴과 아울러 각층이 서로 개방되도록 천공된 적어도 하나 이상의 수평 중간판이 가설되는 것을 특징으로 하는 방음터널.
제 1항에 있어서,

상기 방음패널은 상기 개방공간을 복수층으로 수평 분할시킴과 아울러 분할된 각층이 서로 개방되도록 천공된 적어도 하나 이상의 수평 중간판과, 상기 밀폐공간을 복수단으로 수직 분할시킴과 아울러 분할된 각 단이 서로 개방되도록 천공된 적어도 하나 이상의 수직 중간판이 가설되는 것을 특징으로 하는 방음터널.
제 1항에 있어서,

상기 방음패널은 상기 개방공간과 상기 밀폐공간을 복수층으로 수평 분할함과 아울러 각 층으로 분할된 개방공간이 서로 개방되도록 부분 천공된 적어도 하나 이상의 수평 중간판이 가설되는 것을 특징으로 하는 방음터널.
제 2항에 있어서,

상기 방음패널은 상기 개방공간과 상기 중간 다공격판에 의해 구획된 상기 밀폐공간을 다수 층으로 수평 분할함과 아울러 분할된 각 층의 개방공간이 서로 개방되도록 부분 천공된 적어도 하나 이상의 수평 중간판이 가설되는 것을 특징으로 하는 방음터널.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 격판에 의해 구획되는 각각의 공명공간이 서로 같거나 서로 다른 체적을 갖도록 가설되는 것을 특징으로 하는 방음터널.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다공격판은 상기 개방공간의 체적을 다공격판에 의해 개방되는 밀폐공간보다 더 크게 구획하도록 가설되는 것을 특징으로 하는 방음터널.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 수평 중간판에 의해 구획되는 각 층의 개방공간 및 밀폐공간이 같거나 서로 다른 높이를 갖도록 이격 가설되는 것을 특징으로 하는 방음터널.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 수직 중간판은 각 단의 밀폐공간이 같거나 서로 다른 폭을 갖도록 이격 가설되는 것을 특징으로 하는 방음터널.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전면판과 수평 중간판은 두께 0.1∼2mm 범위일 때, 직경 0.1∼5mm, 면적대비 개방비율이 1∼30%범위에서 선택적으로 서로 다르게 천공되는 것을 특징으로 하는 방음터널.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다공격판과 수직 중간판은 각각 두께 0.1∼2mm 범위일 때, 직경 0.1∼5mm, 면적대비 개방비율이 0.1∼10%범위에서 선택적으로 서로 다르게 천공되는 것을 특징으로 하는 방음터널.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전면판, 다공격판, 수직 중간판 그리고 수평 중간판은 각각 두께 0.1∼2mm, 개방비율 0.1∼30%범위에서 복수개의 각을 형성하는 다각형을 서로 다른 크기로 천공하는 것을 특징으로 하는 방음터널.